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1、 院系：生命与地理科学学院 班级：09级生物工程班 学好：20091911335 姓名：旦正才旦7/19/2024谎郑聚奴季谱邵咕碌讣截酌貌罚亚杀郧聊腐录私柄帅字撵词剥算恼挪裂祸基因工程制药11111基因工程制药11111一、原核表达系统二、酵母表达系统三、昆虫细胞表达系统四、哺乳动物细胞表达系统五、转基因植物表达系统六、转基因动物表达系统七、表达系统的选择7/19/2024伺实夫唇西牵皮巳缸模疾饿湾肄然也艾壕块擂遂拴擂段耀嘴案认搁猛八颂基因工程制药11111基因工程制药11111重组蛋白表达系统有： 原核表达系统、酵母表达系统、昆虫细胞表达系统、哺乳动物表达系统、转基因植物表达系统和转基因动
2、物表达系统等。7/19/2024睬叭文笔恶叫莽末颇涎饥烽拈驰基煞炊炳慑涛灿水元隘号盂时顶苟印磺抖基因工程制药11111基因工程制药11111蛋白表达系统是指由宿主、外源基因、载体和辅助成分组成的体系。通过这个体系可以实现外源基因在宿主中表达的目的。一般由以下几个部分组成： 1、宿主。表达蛋白的生物体。可以为细菌、酵母、植物细胞、动物细胞等。由于各种生物的特性不同，适合表达蛋白的种类也不相同。7/19/2024俯亢毙琉始灵饯疑矽觉保迄昌吻雁愤克疹替寸咋漳团坛就孤备烦乃伐停包基因工程制药11111基因工程制药111112、载体。载体的种类与宿主相匹配。根据宿主不同，分为原核（细菌）表达载体、酵母表
3、达载体、植物表达载体、哺乳动物表达载体、昆虫表达载体等。载体中含有外源基因片段。通过载体介导，外源基因可以在宿主中表达。 3、辅助成分。有的表达系统中还包括了协助载体进入宿主的辅助成分。比如昆虫-杆状病毒表达体系中的杆状病毒。7/19/2024撮眶搐廷奄政膊羔徽甭嘛拳烘几纽镑秉机组沉投攀疾蠢寡纬综暮豆让臀瞄基因工程制药11111基因工程制药11111蛋白表达系统分类及优劣分析： 原核蛋白表达系统既是最常用的表达系统，也是最经济实惠的蛋白表达系统。原核蛋白表达系统以大肠杆菌表达系统为代表，具有遗传背景清楚、成本低、表达量高和表达产物分离纯化相对简单等优点，缺点主要是蛋白质翻译后缺乏加工机制，如二
4、硫键的形成、蛋白糖基化和正确折叠，得到具有生物活性的蛋白的几率较小。7/19/2024龋知怨颂骡榷槐穴塞埃豁张隆墟稿裙舞押耿例呀图被贮劣舞滤藐痴肾蛮哄基因工程制药11111基因工程制药11111酵母蛋白表达系统以甲醇毕赤酵母为代表，具有表达量高，可诱导，糖基化机制接近高等真核生物，分泌蛋白易纯化，易实现高密发酵等优点。缺点为部分蛋白产物易降解，表达量不可控。7/19/2024沉糜秸沿牛俘齿静鳖歼嘴辖沪粪垦鹏薄羔鲜沈睡杆合趟杆榆少畏撇夯颈袱基因工程制药11111基因工程制药11111哺乳动物细胞和昆虫细胞表达系统主要优点是蛋白翻译后加工机制最接近体内的天然形式，最容易保留生物活性，缺点是表达量通
5、常较低，稳定细胞系建立技术难度大，生产成本高。7/19/2024镁炸吝控肥组闪标炬蛮婶核果第仿醚植柱欺霸布虏腮鹊低哲毯抠蚕盐抨李基因工程制药11111基因工程制药111117/19/2024账宜开稿亡恿璃呀决勉榴嗅下缨弦盎榆拱帛绚勾噪喀洱视篡尖咯刹胜腐沾基因工程制药11111基因工程制药11111在各种表达系统中，最早被采用进行研究的是大肠杆菌表达系统，也是目前掌握最为成熟的表达系统，大肠杆菌表达系统以其细胞繁殖快速产量高、IPTG诱导表达相对简便等优点成为生产重组蛋白的最常用的系统。 7/19/2024在马堰钩呈露症煎扶栏颗撞汞聂秒些衡娱橇怠槛篷拱帝峪呀吴醒珊轻道袒基因工程制药11111基因
6、工程制药11111于表达不同的蛋白，需要采用不同的载体。目前已知的大肠杆菌的表达载体可分为非融合型表达载体和融合型表达载体两种。非融合表达是将外源基因插到表达载体强启动子和有效核糖体结合位点序列下游，以外源基因mRNA的AUG为起始翻译，表达产物在序列上与天然的目的蛋白一致。融合表达是将目的蛋白或多肽与另一个蛋白质或多肽片段的DNA序列融合并在菌体内表达。融合型表达的载体包括分泌表达载体、带纯化标签的表达载体、表面呈现表达载体、带伴侣的表达载体。 7/19/2024让止狄叼纹胀熏支磅罢昭街幽悼翁饮腹柜夫寐稀怕屠恃夹矢集姜逼跨宽步基因工程制药11111基因工程制药11111大肠杆菌表达系统优点在
7、于遗传背景清楚、繁殖快、成本低、表达量高、表达产物容易纯化、稳定性好、抗污染能力强以及适用范围广等。7/19/2024琵贺营爷肋矽坐性誊昂馅搔援央苗筑辗虚厂纱裳堰颗搐秋辩响涅匠舒酣兽基因工程制药11111基因工程制药111117/19/2024碎版伐螺组珊锡室半皋潭翻万留栗照也棕磕矣九忘抖仿女掏摇仗企熬茸躬基因工程制药11111基因工程制药11111BL21（DE3）：为 DE3 溶原菌，其染色体上带有一拷贝由 lacUV5 启动子控制的 T7 RNA 聚合酶基因。 命名为 pLysS 和 pLysE 的宿主菌带有编码 T7 溶菌酶（为 T7 RNA 聚合酶的天然抑制物）的 pET 相容性质粒
8、。带有 pLysS 的细胞产生少量溶菌酶，而 pLysE 宿主菌产生更大量酶。这些菌株用于在诱导前抑制 T7 RNA 聚合酶的基础表达，这样可以稳定编码影响细胞生长和活力的目标蛋白的 pET 重组体。 7/19/2024舀乐哎缔者豢玫窒栓靖诽损寡残驹噪递穿汹疚哀懦哇桌匝捎庚涨恐枷踪慌基因工程制药11111基因工程制药11111Rosetta （DE3）： Rosetta 宿主菌从 BL21 衍生而来，可增强带有大肠杆菌稀有密码子的真核蛋白的表达。该菌株通过一个相容性氯霉素抗性质粒补充密码子 AUA 、 AGG 、 AGA 、 CUA 、 CCC 和 GGA 的 tRNAs 。这样 Rosett
9、a 菌株提供了“万能”的翻译，从而避免因大肠杆菌密码子使用频率导致的表达限制。 7/19/2024臀凤大栓腆韩晕窜陪瑞耘漂提谈或妹席路怜工言辛晚悯玲只彼侣裕瓷妒向基因工程制药11111基因工程制药11111酵母表达系统作为一种后起的外源蛋白表达系统，由于兼具原核以及真核表达系统的优点，正在基因工程领域中得到日益广泛的应用，应用此系统可高水平表达蛋白，且具有翻译后修饰功能，故被认可为一种表达大规模蛋白的强有力的工具。 7/19/2024眶介斌访弥懊频栗缝腺哟娇拴记膘遗晰逐缅抑觅型联镶鹊姑沙直啤躇脐洁基因工程制药11111基因工程制药11111一，酿酒酵母(Saccharomycescerevis
10、iae)表达系统： 酿酒酵母(Saecharomycescerevisiae)在酿酒业和面包业的使用已有数千年的历史，被认为是GRAS(generally recognized as safe)生物，不产生毒素，已被美国FDA确认为安全性生物，但酿酒酵母难于高密度培养，分泌效率低，几乎不分泌分子量大于30 kD的外源蛋白质，也不能使所表达的外源蛋白质正确糖基化，而且表达蛋白质的C端往往被截短。因此，一般不用酿酒酵母做重组蛋白质表达的宿主菌 7/19/2024腾熔鹤劳辗唇礼又价蓄葡卧诅煌渗颁涵晤冒粒翔燎尺毋囱声窒车咬赏圾癣基因工程制药11111基因工程制药11111二，甲醇营养型酵母表达系统：
11、甲醇酵母表达系统是目前应用最广泛的酵母表达系统。目前甲醇酵母主要有汉森酵母属(Hansenula)，毕赤酵母属(Pichia)，球拟酵母属(Torulopsis)等，并以毕赤酵母属(Pichia)应用最多。 甲醇酵母的表达载体为整合型质粒，载体中含有与酵母染色体中同源的序列，因而比较容易整合入酵母染色体中，大部分甲醇酵母的表达载体中都含有甲醇酵母醇氧化酶基因1(AOX1)，在该基因的启动子(PAOX1)作用下，外源基因得以表达。甲醇酵母一般先在含甘油的培养基中生长。培养至高浓度。再以甲醇为碳源。诱导表达外源蛋白。7/19/2024古焙肠钞逢表擦戮爸精沪烷痹智披万匀躲上颧料尾禄堆染洛清瘫筛乖赤榷
12、基因工程制药11111基因工程制药11111这样可以大大提高表达产量。利用甲醇酵母表达外源性蛋白质其产量往往可达克级。与酿酒酵母相比其翻译后的加工更接近哺乳动物细胞，不会发生超糖基化。 酵母表达的特点酵母是一种单细胞低等真核生物，培养条件普通，生长繁殖速度迅速，能够耐受较高的流体静压，用于表达基因工程产品时，可以大规模生产，有效降低了生产成本。7/19/2024舶虞风艘旨遂颊肩克卸摹怀烃才害昼右到啃津慎渭宾舀障掇夷苔逾毡嘶货基因工程制药11111基因工程制药11111昆虫表达系统是一类应用广泛的真核表达系统，它具有同大多数高等真核生物相似的翻译后修饰加工以及转移外源蛋白的能力。昆虫杆状病毒表达
13、系统是目前国内外十分推崇的真核表达系统。利用杆状病毒结构基因中多角体蛋白的强启动子构建的表达载体，可使很多真核目的基因得到有效甚至高水平的表达。它具有真核表达系统的翻译后加工功能，如二硫键的形成、糖基化及磷酸化等，使重组蛋白在结构和功能上更接近天然蛋白；其最高表达量可达昆虫细胞蛋白总量的50%；7/19/2024鉴蚤痢爵带秦哈峨谍妈跃友楔泪瓢妨沈肢砖束岛霹檄恤暖测蜒住财至青靳基因工程制药11111基因工程制药11111可表达非常大的外源性基因(一200kD)；具有在同一个感染昆虫细胞内同时表达多个外源基因的能力；对脊椎动物是安全的。由于病毒多角体蛋白在病毒总蛋白中的含量非常高，至今已有很多外源
14、基因在此蛋白的强大启动子作用下获得高效表达。常用的杆状病毒包括苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(AcNPV)和家蚕型多角体病毒(BmNPV)，常用的宿主细胞则来源于草地夜蛾Sf9细胞，用于表达外源基因的质粒来源于PUC系列，其含有一个多克隆位点和多角体蛋白启动子。7/19/2024头彰饱希揭奢嚣歪河登聪默欲操到教肇吩匪蚁荆揪恿公屎肠啮迅添莽撞樱基因工程制药11111基因工程制药111111、组蛋白具有完整的生物学功能，如蛋白的正确折叠、二硫键的搭配 2、蛋白翻译后的加工修饰； 3、表达水平高，可达总蛋白量的50%； 7/19/2024繁滩捅庙溯波荡褂往择富眨矽忻株陌盗翠丧鞠匣矿溢囱曲渐海婿灌漓粳氧基
15、因工程制药11111基因工程制药111114、可容纳大分子的插入片段； 5、能同时表达多个基因。主要缺点是外源蛋白表达处于极晚期病毒启动子的调控之下，这时由于病毒感染，细胞开始死亡。7/19/2024掉蛛逞俞巧厨驭丁呀息镣营诺命日缔镣忘锌力厕嘛镇安娜抓筋逻梆候摈并基因工程制药11111基因工程制药11111哺乳动物细胞表达外源重组蛋白可利用质粒转染和病毒载体的感染。利用质粒转染获得稳定的转染细胞需几周甚至几个月时间，而利用病毒表达系统则可快速感染细胞，在几天内使外源基因整合到病毒载体中，尤其适用于从大量表达产物中检测出目的蛋白。哺乳动物细胞表达载体必须包含原核序列、启动子、增强子、选择标记基因
16、、终止子和多聚核苷酸信号等控制元件。 7/19/2024簧蒙汲赶忆株哎哆讣鲁签稼哀助仓爱撬叛恐揖肝粉余竖素淑买链呆婪垢两基因工程制药11111基因工程制药11111根据目的蛋白表达的时空差异，可将表达系统分为瞬时、稳定和诱导表达系统。瞬时表达系统是指宿主细胞在导入表达载体后不经选择培养，载体DNA随细胞分裂而逐渐丢失，目的蛋白的表达时限短暂；瞬时表达系统的优点是简捷，实验周期短。稳定表达系统是指载体进入宿主细胞并经选择培养，载体DNA稳定存在于细胞内，目的蛋白的表达持久、稳定。由于需抗性选择甚至加压扩增等步骤，稳定表达相对耗时耗力。诱导表达系统是指目的基因的转录受外源小分子诱导后才得以开放。采
17、用异源启动子、增强子和可扩增的遗传标记，可提高蛋白产量。 7/19/2024天吩能惠镰转葬土愧和院隋袄牢钝滁彬鸳毛璃肌伎涌忌锭训柞可堤虐轨庙基因工程制药11111基因工程制药11111哺乳动物表达系统在蛋白的起始信号、加工、分泌、糖基化方面具有独特优势，适合表达完整的大分子蛋白。由哺乳动物细胞翻译后再加工修饰产生的外源蛋白质，在活性方面远胜于原核表达系统及酵母、昆虫细胞等真核表达系统，更接近于天然蛋白质，但构成复杂、操作技术要求高、表达产量不大、产率低，且有时会导致病毒感染等是该表达系统的不足之处。7/19/2024薄菠无壹撇饿致砚秉姜向砖孟眨腔研判惑汗氏赣熟衔麻蕊蹈履北丙苹田袒基因工程制药1
18、1111基因工程制药11111植物能够表达来自动物、细菌、病毒以及植物本身的蛋白质易于大规模培养和生产，且在基因表达与修饰及安全性方面有特别的优势，因此利用植物生产外源蛋白质的研究展现了极其诱人的前景。多种抗体、酶、激紊、血浆蛋白和疫苗等都已通过基因工程的手段在植物的叶、茎、根、果实、种子以及植物细胞和器官中得到表达，然而提取与纯化始终是大规模利用植物生产重组蛋白的主要障碍。7/19/2024竭克滁篱硷痈副肌氨梨蹲悲锚呀棠厦心芦矗溯缆哲藐竹试河咙佃啥铸传铲基因工程制药11111基因工程制药11111Doloressa等据内质网和内质网信号肚在蛋白质合成中的作用，把3种重组蛋白，即嗜热细菌来源的
19、木聚糖酶、水母的绿色荧光蛋白和人胎盘分泌的碱性磷酸酶(SEAP)定位到质外体中，通过根分泌和叶分泌途径获得表达，从而建立了两种新的重组蛋白表达系统植物根分泌和叶分泌，简化了分离和纯化程序，为利用转基因植物大规模生产重组蛋白提供了潜在的途径。虽然利用植物表达、生产外源性蛋白起步较晚，但目前已经能够利用植物生产多种医用、食用以及工业用蛋白及酶制剂。 7/19/2024币琉坛轧瞄诫善抒叠拾捶震光皿蹭慕件躯精邓晒策衫捶坪熏迈徐亲娶蹋砧基因工程制药11111基因工程制药11111总之，各种表达系统各有优缺点，使用大肠杆菌表达系统能够在较短时间内获得表达产物，且所需的成本相对较低；但目的蛋白常以包涵体形式
20、表达，产物纯化困难，且原核表达系统翻译后加工修饰体系不完善，表达产物的生物活性较低。酵母和昆虫细胞表达系统蛋白表达水平高，成本低，但翻译后加工修饰体系与哺乳动物不完全相同。7/19/2024梗幂锈荆殉鸟坊个欠缄悠亚逢筷沫哇冀累淹硫皂还葵山踞镣贪玉珐拢贾匿基因工程制药11111基因工程制药11111哺乳动物表达系统产生的蛋白质更接近于天然状态，但表达量低，操作繁琐。因此，选择表达系统时，应充分考虑各种因素，如要表达蛋白的性质、生产成本、表达水平、安全性、表达周期等。随着对外源基因表达系统研究的不断深入，随着更多表达机理和影响因素的发现，相信在不久的将来，原核与真核两种表达系统在重组蛋白的生产研究
21、中仍然都会占有一席之地，并将出现更多更加完善的表达系统。7/19/2024卖膨易搏兴咬醋按胆李撕辕勒羚捌屏徽邢凌岭壤使活唾补佣垛辈帜两悼辞基因工程制药11111基因工程制药111117/19/2024表达系统表达系统优劣优劣产量产量适用适用大肠杆菌具有良好的可操作性，成本低，但不能进行糖基化修饰，胞内易形成包涵体。外源蛋白10%70%胞内表达，0.3%4%胞外表达抗体片段以及表达产物翻译后的有无不会影响其活性的蛋白类药物。酵母兼具原核细胞良好的可操作性和真核系统的后加工能力。外源蛋白占菌体总蛋白的10%30%。对蛋白结构有一定的要求 ，如牛凝乳酶、人血清蛋白。昆虫细胞具有高等真核生物表达系统的
22、优点，产物的抗原性、免疫原性和功能与天然蛋白质相似。外源蛋白最多可占菌体总蛋白的50%。适用于大部分蛋白。友握嫌吓授嘎绒屹酗随目焚炮摩棘山狗娟膊幸孟钦眠蔷硼媒擅幼桨卑板惨基因工程制药11111基因工程制药11111哺乳动物细胞哺乳动物细胞产物的活性和功能与产物的活性和功能与天然蛋白质最接近，天然蛋白质最接近，糖基化等后加工最准糖基化等后加工最准确，但表达水平较低，确，但表达水平较低，成本较高。成本较高。很少很少对蛋白结构要求较高，对蛋白结构要求较高，分子较大，结构复杂分子较大，结构复杂的蛋白。的蛋白。转基因植物经济实用，成本低，表达产物能进行正确的折叠，但产物的分离纯化难。较高，可达总蛋白的3%5%。大分子量的蛋白，特别是药用蛋白。转基因动物产物易提纯，可进行必要的修饰，且产物具有生物活性，但转基因动物成活率低，遗传困难。表达水平低表达药物蛋白及具有生物活性的蛋白。7/19/2024瞩得花泡隘孩哇瘩背磐闪黍疥留掇蔫隶秦诺八火煌丑唁舶淀坟盂购靶蛇寐基因工程制药11111基因工程制药111117/19/2024 学生：旦正才旦尚氢毖柬法缝背翁帚妖赔骑尔竟费熊均沿画擞芽色括皮脑砒研漾甄脓鼎冗基因工程制药11111基因工程制药11111
